CN102364844A - 聚磁盘式发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚磁盘式发电机，包括上壳体、下壳体，所述上、下壳体内围成一个空腔，所述空腔中设有上聚磁部件、下聚磁部件，在所述上、下聚磁部件之间还设有电枢，该电枢可相对上、下聚磁部件作旋转运动，其特征是：所述上、下聚磁部件均包括了多个永磁体和多个导磁体，所述永磁体、导磁体交替排列，在永磁体的径向侧面上设磁极，而且上、下聚磁部件同一径向侧面上的永磁体磁极设置相反。本发明利用永磁体和导磁体的性能进行结合并改变了磁路，设计出了最优化的聚磁磁路结构，制作了相应的结构紧凑、漏磁少的磁钢，从而诗低速发电机高密度轻量化，而且，这种结构的磁钢用量少，更加环保。

Description

聚磁盘式发电机

技术领域

本发明涉及一种低速小功率风力发电机，具体说涉及一种聚磁盘式发电机。

背景技术

现有的盘式发电机把磁钢直接胶贴在上、下端盖上，级数增多时安装更加困难，为了减小体积，电枢多为印制绕组。这种结构气隙小且均匀，转动平稳，重量轻，效率高。但是没有改变磁路，因此漏磁较大，不经济，而且印制绕组为模具冲制，多为专业生产。一般用户难以自己制作，对于小功率需求显得过于复杂。

绝大多数的盘式发电机的磁路为轴向磁路结构。比如说，盘式发电机的结构可以如下：定子为永磁磁钢，电枢为无铁心的薄圆盘，薄圆盘固定在转轴上，当转轴转动时，电枢切割磁场。这种结构中可采用环形磁钢，也可用扇形磁钢，一般而言，铁氧体常采用环形磁钢，钕铁硼采用扇形(见图1)。磁极做在端面上，相邻钕铁硼之间留有空隙，因此这种结构的有效气隙磁场沿轴向分布，磁路比较简单。

随着印刷电路板(PCB)结构的电枢绕组的产生，大大减小了盘式发电机的轴向尺寸。公开号为CN 102130563的中国专利公开了一种绕组为PCB板结构的盘式永磁电机。该电机的永磁磁极固定于转轴上，与转轴一起构成了转子，印刷电路板PCB绕组与定子铁心一起构成了电机电子，两颗定子铁心分别固定在电机转子的两侧，形成双定子双气隙的盘式永磁电机。显然，这种结构的盘式电机安装方便，结构牢固。但其磁路结构仍然没有被改变，还是轴向的磁路结构，存在着漏磁大，结构不紧凑的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种聚磁盘式发电机，该盘式发电机的磁路结构发生了变化，能进一步减小盘式发电机的结构。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种聚磁盘式发电机，包括上壳体、下壳体，所述上、下壳体内围成一个空腔，所述空腔中设有上聚磁部件、下聚磁部件，在所述上、下聚磁部件之间还设有电枢，该电枢可相对上、下聚磁部件作旋转运动，所述上、下聚磁部件均包括了多个永磁体和多个导磁体，所述永磁体、导磁体交替排列，在永磁体的径向侧面上设磁极，而且上、下聚磁部件同一径向侧面上的永磁体磁极设置相反。

进一步地，所述空腔中还设有转轴，所述转轴依次穿过上聚磁部件、电枢、和下聚磁部件，且转轴两端分别与上壳体、下壳体连接。

进一步地，所述上聚磁部件与电枢之间为第一间隙，所述电枢与下聚磁部件之间为第二间隙。

进一步地，所述电枢为PCB电枢。

进一步地，所述转轴可相对上、下壳体作旋转运动，所述PCB电枢固定于所述转轴上。

优选地，所述转轴可相对上、下壳体作旋转运动，所述转轴上沿圆周向设有第一突缘，所述PCB电枢固定在第一突缘上。

进一步地，所述上壳体内设有第一台阶孔，所述第一台阶孔围成第一、第二空腔；所述下壳体内还设有第二台阶孔，所述第二台阶孔围成第三、第四空腔，下壳体向上设有第二突缘，该第二突缘插在第二空腔中，所述第一、第二、第三、第四空腔共同构成空腔。

进一步地，所述上聚磁部件固定在第一空腔中，所述电枢在第三空腔中，所述下聚磁部件固定在第四空腔中。

进一步地，所述上、下壳体分别开有上、下凹槽，所述上凹槽与第一空腔连通，所述下凹槽与第四空腔连通。

进一步地，所述上凹槽或下凹槽各有两个，分别设在第一空腔或第四空腔的圆心端和外缘端，所述上、下凹槽均为环槽。

进一步地，所述转轴内设通孔，转轴上还设有连通外界与所述通孔的侧孔。

进一步地，所述上、下聚磁部件均呈环状，其中永磁体的形状为矩形，导磁体的形状为扇形。

优选地，所述永磁体的材料为钕铁硼。

优选地，所述导磁体的材料为软铁。

本发明利用永磁体和导磁体的性能进行结合并改变了磁路，设计出了最优化的聚磁磁路结构，制作了相应的结构紧凑、漏磁少的磁钢，从而诗低速发电机高密度轻量化，而且，这种结构的磁钢用量少，更加环保。电枢用PCB方式，使电枢平整，一致性好，从而减小了气隙，转动更加平稳，启动更容易。

附图说明

图1为现有技术中盘式发电机磁钢的一种结构示意图，该图为俯视图。

图2为本发明涉及的聚磁盘式发电机中聚磁部件的示意图，该图为俯视图。

图3为本发明涉及的聚磁盘式发电机中聚磁部件的结构示意图。

图4为本发明涉及的聚磁盘式发电机的磁路结构图。

图5为本发明涉及的聚磁盘式发电机中转轴的结构示意图。

图6为图5中A-A向的剖视图。

图7、8为本发明涉及的聚磁盘式发电机中上、下壳体的结构示意图。

图9为本发明涉及的聚磁盘式发电机，当上、下壳体合上时的示意图。

具体实施方式

参见图3，为本发明涉及的聚磁盘式发电机的装配图。包括上壳体1、下壳体3。当所述上、下壳体1、3合上时，上、下壳体1、3内围成一个封闭的空腔10(见图9)，在空腔10中设有上聚磁部件5、下聚磁部件6，在所述上、下聚磁部件5、6之间还设有电枢4，该电枢4可相对上、下聚磁部件5、6作旋转运动，所述上聚磁部件5或所述下聚磁部件6均包括了多个永磁体51、61和多个导磁体52、62，所述永磁体51、61、导磁体52、62交替排列，分别形成环状的上聚磁部件5和环状的下聚磁部件6，见图2所示的聚磁部件的俯视图。其中永磁体51、61的形状为矩形(轻薄的片状)，而导磁体52、62的形状为扇形。所述永磁体51、61的材料可以是高性能的钕铁硼。所述导磁体52、62的材料可以是高导磁特性的软铁。

参见图4，为本发明涉及的聚磁盘式发电机的磁路示意图。在本实施例中，磁极设在永磁体51、61的径向侧面上。所述径向侧面，是指从盘式发电机的中心轴出发向外辐射而延伸出的侧面，发电机的中心轴线始终经过径向侧面。上、下聚磁部件5、6中永磁体51、61和导磁体52、62的设置也是相对应的，即上聚磁部件5的永磁体51的正下方是下聚磁部件6的永磁体61，上聚磁部件5的导磁体52的正下方是下聚磁部件6的导磁体62。但磁极设置会有所不同。在同一个聚磁部件中，相邻永磁体上相对径向侧面上的磁级是相同的，而上、下两个聚磁部件5、6之间，同一径向侧面上的永磁体磁极是相反的。上、下聚磁部件5、6间为电枢4，所述上聚磁部件5与电枢4之间为第一间隙8，所述电枢4与下聚磁部件6之间为第二间隙9。这样就能形成如图所示的磁路结构。与以往发电机上轴向的平面磁路结构不同，本发明的磁路要经过上、下两块聚磁部件5、6，在空间上多走了一个维度，充分利用了盘式发电机的内空间。

参见图3和图5-6，所述空腔10中还设有转轴2，所述转轴2的两端分别与上壳体1、下壳体3通过轴承7连接，所述转轴2上依次穿过上聚磁部件5、电枢4、和下聚磁部件6。所述电枢4为PCB(电路印刷板)电枢。这种电枢结构气隙小且均匀。所述转轴2可相对上、下壳体1、3作旋转运动，所述PCB电枢固定于所述转轴2上。在本实施例中，所述转轴2上沿圆周向设有第一突缘21，该第一突缘21上设有多个通孔24，所述PCB电枢可通过连接件固定在第一突缘21上。

在本实施例中，上、下聚磁部件5、6为定子，PCB电枢为转子，可跟随转轴2转动。当然，在本发明的构思精神下，上、下聚磁部件5、6也可以是转子，而PCB电枢为定子。所述转轴2为中空结构，内设通孔23，转轴2上设有连通外界与所述通孔23的侧孔22。该侧孔22用于布置引线。

参见图3和图7-8，所述上壳体1内设有第一台阶孔，所述第一台阶孔围成第一、第二空腔11、12；所述下壳体3内还设有第二台阶孔，所述第二台阶孔围成第三、第四空腔31、32，下壳体3向上设有第二突缘34，当上、下壳体1、3闭合时，该第二突缘34可插在第二空腔12中，多出来的空间即第一间隙8，第三空腔31中，PCB电枢以下的部分为第二间隙9。所述第一、第二、第三、第四空腔11、12、31、32共同构成了空腔10。所述上聚磁部件5固定在第一空腔11中，所述电枢4在第三空腔31中，所述下聚磁部件6固定在第四空腔32中。所述上、下壳体1、3分别开有上、下凹槽13、33，所述上凹槽13与第一空腔11连通，所述下凹槽33与第四空腔32连通。所述上、下凹槽13、33为工艺槽，以方便上、下聚磁部件5、6的固定。上、下凹槽13、33内涂有厌氧胶，以粘住上、下聚磁部件5、6。所述上凹槽13或下凹槽33各有两个，分别设在第一空腔11或第四空腔32的圆心端和外缘端，所述上、下凹槽13、33均为环槽。

本发明充分利用钕铁硼的高性能，软铁的高导磁特性，通过两者结合改变了磁路，设计出最优化的聚磁磁路结构。轻薄的钕铁硼片和扇形的软铁交替衔接，形成环状的聚磁部件，然后分别嵌入上壳体1的第一空腔11、下壳体3的第四空腔32中固定。PCB制作的电枢4直接套在转轴2上，用螺丝固定。适用时把转轴2插入下壳体3的轴承7中，合上上壳体1即可，方便简洁。

本发明可以向工作在偏远地区，条件恶劣的资源检测、危险报警等仪器提供电力。

以上对本发明实施例所提供的聚磁盘式发电机进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种聚磁盘式发电机，包括上壳体(1)、下壳体(3)，所述上、下壳体(1、3)内围成一个空腔(10)，所述空腔(10)中设有上聚磁部件(5)、下聚磁部件(6)，在所述上、下聚磁部件(5、6)之间还设有电枢(4)，该电枢(4)可相对上、下聚磁部件(5、6)作旋转运动，其特征是：所述上、下聚磁部件(5、6)均包括了多个永磁体(51、61)和多个导磁体(52、62)，所述永磁体(51、61)、导磁体(52、62)交替排列，在永磁体(51、61)的径向侧面上设磁极，而且上、下聚磁部件(5、6)同一径向侧面上的永磁体(51、61)磁极设置相反。

2.根据权利要求1所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述空腔(10)中还设有转轴(2)，所述转轴(2)依次穿过上聚磁部件(5)、电枢(4)、和下聚磁部件(6)，且转轴(2)两端分别与上壳体(1)、下壳体(3)连接。

3.根据权利要求2所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述上聚磁部件(5)与电枢(4)之间为第一间隙(8)，所述电枢(4)与下聚磁部件(6)之间为第二间隙(9)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述电枢(4)为PCB电枢。

5.根据权利要求4所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述转轴(2)可相对上、下壳体(1、3)作旋转运动，所述PCB电枢固定于所述转轴(2)上。

6.根据权利要求4所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述转轴(2)可相对上、下壳体(1、3)作旋转运动，所述转轴(2)上沿圆周向设有第一突缘(21)，所述PCB电枢固定在第一突缘(21)上。

7.根据权利要求1所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述上壳体(1)内设有第一台阶孔，所述第一台阶孔围成第一、第二空腔(11、12)；所述下壳体(3)内还设有第二台阶孔，所述第二台阶孔围成第三、第四空腔(31、32)，下壳体(3)向上设有第二突缘(34)，该第二突缘(34)插在第二空腔(12)中，所述第一、第二、第三、第四空腔(11、12、31、32)共同构成空腔(10)。

8.根据权利要求7所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述上聚磁部件(5)固定在第一空腔(11)中，所述电枢(4)在第三空腔(31)中，所述下聚磁部件(6)固定在第四空腔(32)中。

9.根据权利要求7所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述上、下壳体(1、3)分别开有上、下凹槽(13、33)，所述上凹槽(13)与第一空腔(11)连通，所述下凹槽(33)与第四空腔(32)连通。

10.根据权利要求9所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述上凹槽(13)或下凹槽(33)各有两个，分别设在第一空腔(11)或第四空腔(32)的圆心端和外缘端，所述上、下凹槽(13、33)均为环槽。

11.根据权利要求2所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述转轴(2)内设通孔(23)，转轴(2)上还设有连通外界与所述通孔(23)的侧孔(22)。

12.根据权利要求1所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述上、下聚磁部件(5、6)均呈环状，其中永磁体(51、61)的形状为矩形，导磁体(52、62)的形状为扇形。

13.根据权利要求1所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述永磁体(51、61)的材料为钕铁硼。

14.根据权利要求1所述的聚磁盘式发电机，其特征是：所述导磁体(52、62)的材料为软铁。

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